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2) Analise um trocador de calor, em correntes paralelas, no qual 0 fluido frio, com taxa de capacidade calorífica igual a 15.10³ W/K, entra a 40°C e 0 fluido quente, de taxa de capacidade calorífica igual a 7,5.10³ W/K, entra a 150°C. Determine a taxa de calor trocado e as temperaturas de saída das correntes fluídicas, se a área de troca é 35 m2 e 0 valor de 400 W/m2.K para 0 coeficiente global de transferência de calor. Adotar 0 método da efetividade-NUT para os cálculos. Assinalar a alternativa com o valor correto e a justificativa para 0 método da efetividade-NUT ser 0 mais indicado para esta aplicação. Alternativas: 1. Calor trocado: 516,45 kW 2. Temperatura de saída do fluido frio: 74,43°C a) 3. Temperatura de saída do fluido quente: 81,14°C 4. Como as temperaturas de saída não são conhecidas, 0 método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos. 1. Calor trocado: 516,45 kW 2. Temperatura de saída do fluido frio: 81,14°C b) Alternativa assinalada 3. Temperatura de saída do fluido quente: 74,43°C 4. Como as temperaturas de saída não são conhecidas, 0 método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos. 1. Calor trocado: 516,45
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Beatriz Quaresma

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Vamos analisar passo a passo: Dados: - Fluido frio: C_c = 15.10³ W/K, T_c,in = 40°C - Fluido quente: C_h = 7,5.10³ W/K, T_h,in = 150°C - Área A = 35 m² - Coeficiente global U = 400 W/m².K Passo 1: Calcular C_min e C_max C_min = 7,5.10³ W/K (fluido quente) C_max = 15.10³ W/K (fluido frio) Passo 2: Calcular razão de capacidade térmica C_r = C_min / C_max = 7,5.10³ / 15.10³ = 0,5 Passo 3: Calcular NTU NTU = U * A / C_min = 400 * 35 / 7.500 = 1,867 Passo 4: Efetividade para correntes paralelas ε = [1 - exp(-NTU*(1 + C_r))] / (1 + C_r) ε = [1 - exp(-1,867*(1 + 0,5))] / (1 + 0,5) ε = [1 - exp(-2,8)] / 1,5 ≈ (1 - 0,061) / 1,5 ≈ 0,939 / 1,5 ≈ 0,626 Passo 5: Calor trocado Q = ε * C_min * (T_h,in - T_c,in) Q = 0,626 * 7.500 * (150 - 40) = 0,626 * 7.500 * 110 = 516.450 W = 516,45 kW Passo 6: Temperaturas de saída T_c,out = T_c,in + Q / C_c = 40 + 516.450 / 15.000 = 40 + 34,43 = 74,43°C T_h,out = T_h,in - Q / C_h = 150 - 516.450 / 7.500 = 150 - 68,86 = 81,14°C Passo 7: Justificativa do método efetividade-NTU Como as temperaturas de saída não são conhecidas inicialmente, o método efetividade-NTU é mais indicado para calcular o desempenho do trocador. Portanto, a alternativa correta é: a) 1. Calor trocado: 516,45 kW 2. Temperatura de saída do fluido frio: 74,43°C 3. Temperatura de saída do fluido quente: 81,14°C 4. Como as temperaturas de saída não são conhecidas, o método da efetividade-NTU é o mais indicado para os cálculos.

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